JP2001332112A - 液晶表示装置用バックライトおよびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適正な配光分布と均一な出射光を有し、製造
容易な液晶表示装置用バックライトを得る。 【解決手段】 分断平坦部によって分断されたくさび状
反射面による反射と、プリズム状凹凸部をもつ出射面に
よる集光効果を利用す導光板において、特に分断平坦部
の巾を同一とし、かつくさび状反射面の溝の深さのみを
導光板の入射端面からの距離により変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用バ
ックライトおよびこれを備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の液晶表示装置用バックラ
イトを構成する導光板として、出射面側にプリズムシー
トを持たないプリズム光学素子一体型導光板（特開平１
０―２８２３４２号公報）を示す。この導光板１００
は、入射端面が延びる方向に延びた、導光板の深さ方向
にくさび状に穿たれた空間であるくさび状光反射溝１０
１と、入射端面１０２とその複数本の平行な稜線が直交
する方向に延びるプリズム状凹凸部１０３とを備える。
このプリズム状凹凸部１０３は導光板１００の出光面側
に一体的に形成され、液晶パネル(図示せず)と対面す
る。入射端面１０２から導光板１００に入射した光は、
導光板１００内を全反射を繰り返しながら伝播する。そ
の際、くさび状反射溝１０１の入射端面側の斜面にあた
った光は、その斜面によって上方に反射される。反射さ
れた光は全反射条件が崩れており、全反射することなく
出光面を形成するプリズム状凹凸部１０３より出射す
る。出光面ではプリズム状凹凸部１０３により、配光分
布が狭められる。このような構成をとることによって、
プリズムシートを付加することなく、出射光の配光分布
を制御することができる。このような構成の場合、導光
板１００内の各位置にわたって出射光の強度分布を均一
に制御するためには、くさび状反射溝１０１の形状（表
面積）を導光板１００内の位置に応じて制御することが
必要となる。そこで、図８の(a)(b)に示すようなくさび
状反射溝１０１の形状（表面積）を変化させる構成とし
ている。図８の(ｂ)において導光板１００に入射した光
りは矢印Ａの方向に進む。図７において、導光板１００
の底面１０４には冷陰極ランプ１０５に沿った方向に複
数のくさび状反射溝１０１が列状に形成され、くさび状
反射溝１０１が延びる方向に直交しくさび状反射溝１０
１を分断する帯状の分断平坦部１０７が設けられてい
る。分断平坦部１０７は図８の(ｂ)に示すように冷陰極
ランプ１０５から離れるに従い幅が狭くなるような帯状
に形成されている。このような分断平坦部１０７の加工
は所定角度の斜面を持ち、頂部には所定長さの平坦部を
有するバイト１１０で、図８の(b)に示す矢印Ｂ方向に
所定回数スキャンして行う。なお、くさび状反射溝１０
１の深さは図８の(a)に示すように入射端面１０２から
離れるに従い深くなるように構成されており、１０８は
くさび状反射溝１０６の間に形成された平坦部である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のバックライトは
上記のように分断平坦部１０７の幅が徐々に変化するよ
うな構成であるため、バイト１１０でこのような分断平
坦部１０７を加工することが困難であった。しかも、バ
イト１１０を繰り返しスキャンして分断平坦部１０７を
加工するため、分断平坦部１０７の表面にバイト１１０
による凹凸状の条痕Ｃができ、この条痕Ｃがランプから
の光を導光板１００内で散乱させることに起因して導光
板１００の出光面における空間的な出射光強度の均一化
が困難であった。

【０００４】更に、１つの冷陰極蛍光ランプ１から入射
した光は、導光板３内を進むにつれて、図９、図１０の
(ａ)に示すように、徐々に導光板３外へ取り出されてい
くので、冷陰極蛍光ランプ１の入射端面２０付近と比較
すると導光板３の冷陰極蛍光ランプ１と逆側の端面２０
付近では、導光板３内を伝播する光は非常に少なくなっ
ている。そのため、図１０の（ａ）に示すように冷陰極
蛍光ランプを導光板の１つの入射端面１０２にのみ配置
する１灯方式の液晶表示装置用バックライトの場合で
は、出射輝度を均一に保つために、図１０の(ｂ)に示す
ように、くさび状光反射溝１０２の反射面面積を冷陰極
蛍光ランプ１０５の入射端面付近から冷陰極蛍光ランプ
１０５と逆側の端面付近へと進むにつれて、極めて大き
な変化で増大させなければならない。くさび状反射溝４
の深さのみの変化では１０倍以上の大きな変化が必要と
なり、きわめて高い金型加工精度が必要となる。そこ
で、くさび状反射溝４の深さだけでなく、帯状の分断平
坦部５の幅も同時に変化させて均一性を確保する必要が
あった。帯状の分断平坦部５の幅を変化させようとする
と、金型加工時には、図８の(b)のように、帯状の分断
平坦部における最小幅程度の幅を持つ加工バイトで１つ
の帯状平坦部をスキャン加工することになる。そのた
め、加工が複雑になってコストが上がるばかりでなく、
スキャン加工することによって、走査の重ね合わせ部に
残る加工痕による凹凸が、導光板内を進む光を散乱さ
せ、導光板の光出射効率を低下させたり、出射角度分布
を乱すなどの不具合が生じることがあった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、適正な配光分布
をもち、かつ出射光強度の均一化が可能で製造の容易な
液晶表示装置用バックライトを実現することにある。さ
らにこの液晶表示装置用バックライトを用いることによ
り輝度ムラのない均一な表示特性をもち製造容易な液晶
表示装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
る液晶表示装置用バックライトは、液晶パネルの照明に
用いられる光を供給する第１及び第２の光源と、第１及
び第２の光源間に配置されると共に各光源に平行に沿う
側方の第１及び第２の入射端面、液晶パネルに対向して
平行に配置される出光面、およびこの出光面に平行に対
面する底面を有する導光板を備え、導光板の底面には、
この底面から導光板内部方向への深さが入射端面からの
距離によって変化すると共に第１及び第２の入射端面に
沿う方向に延びるくさび状反射溝と、くさび状反射溝が
延びる方向と交差する方向に延びて当該くさび状反射溝
を分断する帯状でかつ幅が入射端面からの距離によって
変化しない分断平坦部とが設けられ、導光板の出光面に
は、入射端面に直交する方向にその複数本の平行な稜線
が延びるプリズム状凹凸部が設けられている。

【０００７】本発明の第２の構成による液晶表示装置用
バックライトは、第１の構成における分断平坦部を、入
射端面に対し傾斜させて構成している。

【０００８】本発明の第３の構成による液晶表示装置
は、本発明の第１または第２の液晶表示装置用バックラ
イトを液晶表示パネルの照明装置として構成している。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は実施の形態１における２灯式の
液晶表示装置用バックライトを示す構造図である。ま
た、図２はこの液晶表示装置用バックライトの導光板に
設けられたくさび状反射溝およびプリズム状凹凸部を示
す構成図で、(a)はくさび状反射溝の形状を示す正面図
及び側面図、(b)はプリズム状凹凸部の形状を示す正面
図、(c)は分断平坦部により分断されたくさび状反射溝
を示す斜視図、(d)はくさび状反射溝の深さ分布を示す
図１のＡＡ方向における導光板の断面図、(e)は均一な
幅の分断平坦部とその加工方法を示す図であり、くさび
状反射溝が設けられた導光板の底面を示す概略図であ
る。図１および図２を参照して実施の携帯１を詳細に説
明する。この液晶表示装置用バックライトは、光源であ
る一対冷陰極管ランプ１(第１及び第２の光源)と、反射
鏡２と、導光板３とを備える。くさび状反射溝４は、
(ａ)に示すように入射側の斜面の傾き角度αが４５度、
頂角θは９０度となっており、冷陰極管ランプ１側の正
面から見た正面図における両側面の傾斜角βは６２．５
度である。くさび状反射溝４の間隔ピッチＰは２００μ
ｍ、くさび状反射溝の深さＨは最小５０μｍ、最大１０
０μｍで、(ｃ)に示すように光源である冷陰極管ランプ
１から離れるにしたがって深くなっている。ここで、
「深さ」は底面２２からくさび状反射溝４の先端までの
導光板内部方向への距離Ｈをさす。(ｃ)は片方の冷陰極
管ランプ１から両入射端面２０間の中間までのくさび状
反射溝４の配列を示しており、他方の冷陰極管ランプ１
から両入射端面２０間の中間までの配列も同様である。
くさび状反射溝４は両端面２０側から両端面の中間に至
るまで徐々にその深さＨが深くなるように構成されてい
る。導光板３は底面２２において、くさび状反射溝４が
延びる方向に直交してくさび状反射溝４を分断する一定
幅の帯状の分断平坦部５と、くさび状反射溝４の間の溝
間平坦部１５とを備え、また底面２２に近接して底面反
射板７を有する。さらに、上記導光板３は、上面である
出光面２１にプリズム状凹凸部６を有する。このプリズ
ム状凹凸部６は、凸部のプリズムの頂角γが１００度で
あり、また、溝間ピッチＱは５０μｍである。なお、出
射面２１側には液晶表示パネル(図示せず)が配置され
る。

【００１０】導光板３の向かい合う２つの入射端面２０
側に配置された一対の冷陰極蛍光ランプ１から出射した
光は、直接、入射端面２０に向かうか、または反射鏡２
において反射して導光板３の入射端面２０に入射し、導
光板３の底面２２および出射面２１において全反射を繰
り返して伝播する。その際、くさび状反射溝４の入射側
の斜面２４にあたった光は、その斜面２４によって上方
（プリズム状凹凸部方向）に反射される。くさび状反射
溝４は部分的に一定幅の帯状の分断平坦部５によって分
断されているため、分断平坦部５を通過する光は、その
まま導光板内３を伝播し、光出射量の空間分布を制御す
ることができる。反射面である斜面２４により反射され
た光は、全反射条件が崩れて、プリズム状凹凸部６を経
由して出射面２１より出射される。出射面２１ではプリ
ズム状凹凸部６により、配光分布が狭められる。

【００１１】ここで、導光板３全面から均一に光を取り
出すためには、導光板３内における位置の変化にともな
ってくさび状反射溝４の反射面２４に光が入射する確率
を変化させなければならない。本実施の形態に基づく液
晶表示装置用バックライトでは、図２の(c)(d)(e)のよ
うにくさび状反射溝４の深さのみを変化させ、くさび状
反射溝４を分断する帯状の分断平坦部５の幅は一定とし
ている。分断平坦部５を設けることにより、特に広い照
明面積を必要とする場合などに、くさび状反射溝４の深
さを数μｍという極端に浅いものとする必要が生じるこ
となく、この結果、くさび状溝の加工に高精度を必要と
せず、製造コストの上昇をもたらさない。

【００１２】本実施の形態では、導光板３の向かい合う
２つの入射端面２０に冷陰極蛍光ランプ１を配置する２
灯式の液晶表示装置用バックライトであり、図４の(ａ)
に示すように、片側から入射した光を均一に出射させる
必要はなく、両側の冷陰極蛍光ランプ１からそれぞれ入
射した光の実線と点線で示す出射空間分布の重ねあわせ
として、(ｂ)に示すような均一な空間輝度分布を得るこ
とができる。１つの冷陰極蛍光ランプから入射した光の
みの出射輝度分布は、(ａ)の実線と点線及び(ｃ)で示す
ように導光板３内を伝播する１つの冷陰極蛍光ランプか
ら入射した光の量と同じように、入射端面から離れるに
したがって減少していく分布でよい。そのため、(ｄ)に
示すように、くさび状光反射溝４の反射面面積も大きく
変化させる必要がなく、面積比が数倍程度の変化で出射
光量を均一化できる。そこで、帯状の分断平坦部５の幅
は一定に保ち、くさび状光反射溝４の深さのみの変化で
も、出光面における均一輝度分布を容易に得ることがで
きる。

【００１３】そこで、２灯式の液晶表示装置用バックラ
イトにおいては、輝度均一化を図るため、くさび状反射
溝４の反射面の面積変化を、溝の深さのみの調整によっ
て行い、分断平坦部５の幅は均一にする。分断平坦部５
を加えることによって、入射面付近できわめて小さい反
射面密度が必要となる大面積の液晶表示装置用バックラ
イトにおいても、比較的深い（大きな）くさび状反射溝
４を形成することができるため、金型加工が容易にな
る。分断平坦部５の幅を一定にすることにより、図２の
(e)のように分断平坦部５の加工時には分断平坦部５の
幅に対応する刃先の幅を持つバイトによって、１回の走
査で分断平坦部５を加工できるようになるため、分断平
坦部５の幅を変化させる場合のような、スキャン加工が
必要でなくなり、加工が容易になるばかりでなく、スキ
ャン加工に伴う加工痕がなくなり、加工痕による光の散
乱を抑えることができ、輝度均一性や配光特性が向上す
る。

【００１４】（実施の形態２）図５、図６は実施の形態
２における液晶表示装置用バックライトを示す。図中、
導光板３の底面２２には、実施の形態１と同様にくさび
状反射溝４と、このくさび状反射溝４を導光板３の両入
射端面と直交する方向に分断する分断平坦部５とが設け
られている。図６は導光板３の底面を見た概略図であ
り、図２の(ｅ)に対応している。この実施の形態２にお
いては、図６に示すように、くさび状反射溝４を分断す
る分断平坦部５を実施の形態１のように入射端面に対し
垂直ではなく、垂直方向から２２.５度傾けて設けて構
成している。その他の基本的な構成は、実施の形態１
（図１）と同様であり、光源である冷陰極管ランプ１
と、反射鏡２底面反射板７とを備える。導光板３に設け
られたくさび状反射溝４およびプリズム状凹凸部６によ
って適正な配光特性で導光板３から光が出射される作用
は、実施の形態１と同様に本実施の形態においても得る
ことができる。

【００１５】液晶パネル(図示せず)においては、１００
μｍ程度の大きさの画素が周期的に並んでいる。そのた
め、液晶表示装置用バックライトが、くさび状反射溝４
において周期的な構造を持っていると、液晶表示パネル
から出射される光も周期的な分布を持つことになり、両
者の間にモアレ縞が発生し視認性が低下する。そこで、
図６に示すように分断平坦部５の列を入射端面と直交す
る面に対する角度φを２２．５度だけ傾斜させることに
より、画素の配列に対してその角度φだけ斜めになるよ
うに傾けることになり、その結果モアレ縞の発生を防
ぎ、視認性の低下を防ぐことができる。

【００１６】２つの縞の重ねあわせによって生じるモア
レ縞は、２つの縞を重ね合わせる角度を変えるとモアレ
縞のピッチが変わる。モアレ縞のピッチが十分に小さけ
れば、ほとんど視認性に影響を与えないので、分断平坦
部５を格子状に並んだ画素に対して斜めに傾け、モアレ
縞のピッチが十分に小さくなるように調整することによ
って、モアレ縞による視認性の低下を妨げることができ
る。

【００１７】（実施の形態３）実施の形態１および２に
おいて説明した液晶表示装置用バックライトを、基板間
に液晶を挟持した液晶表示パネル(図示せず)の裏面側
(導光板の出射面側)に配置することにより、輝度ムラの
ない均一な表示特性が得られ、製造容易な液晶表示装置
を得ることができる。

【００１８】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形
態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発
明の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範
囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特
許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更を含むことが意図される。

【００１９】

【発明の効果】本発明の第１の構成による液晶表示装置
用バックライトは導光板からの出射光の空間分布を、く
さび状反射溝の深さによって調整するので、均一な輝度
空間分布が得られ、また均一な幅の分断平坦部を有する
ので、反射溝を持った導光板の金型作成が容易となり、
加工痕による光学特性の劣化を防ぐことができる効果が
ある。

【００２０】本発明の第２の構成による液晶表示装置用
バックライトは、分断平坦部を導光板の入射端面に対し
て所定角度傾けて設けているので、くさび状反射溝と液
晶パネルの画素との間におけるモアレ発生を低減でき、
視認性がよい、適正な配光分布をもつ液晶表示装置用バ
ックライトを実現することができる効果がある。

【００２１】本発明の第３の構成による液晶表示装置
は、本発明の第１または第２の構成による液晶表示装置
用バックライトを液晶パネルの照明装置としているの
で、輝度ムラのない均一な表示特性が得られ、製造容易
な液晶表示装置を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における液晶表示装置
用バックライトを示す部分的な透視図である。

【図２】 本発明の実施の形態１におけるくさび状反射
溝およびプリズム状凹凸部を示す構成図である。(a)は
くさび状反射溝の形状を示す正面図及び側面図であり、
(b)はプリズム状凹凸部の形状を示す正面図であり、(c)
は分断平坦部により分断されたくさび状反射溝を示す斜
視図であり、(d)はくさび状反射溝の深さ分布を示す、
図１におけるＡＡ方向からの導光板の断面図であり、
(e)は均一な幅の分断平坦部とその加工方法を示す説明
図である。

【図３】 本発明の実施の形態１において、導光板内で
冷陰極蛍光ランプ光が入射端面から離れるにつれて取り
出され、導光板内を伝播する光が減少する様子を示す概
略図である。

【図４】 本発明の実施の形態１において、出射輝度、
導光板内を伝播する光の量及び反射面面積と入射端面か
らの距離との関係を示す説明図である。

【図５】 本発明の実施の形態２における液晶表示装置
用バックライトの構成を示す模式図である。

【図６】 本発明の実施の形態２における分断平坦部の
配列状態を示す構成図である。

【図７】 従来のプリズム一体型導光板を備えた液晶表
示装置用バックライトの構成を示す部分的な透視図であ
る。

【図８】 従来の液晶表示装置用バックライトにおける
くさび状反射溝を示す構成図である。(ａ)はくさび状反
射溝の構成を示す、図７のＢＢ方向の断面図であり、
(ｂ)は導光板の底面を見た概略図である。

【図９】 従来の液晶表示装置用バックライトにおける
導光板で例陰極蛍光ランプ光が入射端面から入射後伝播
する様子を示す説明図である。

【図１０】 従来の液晶表示装置用バックライトにおけ
る出射輝度、導光板内の光量、及び反射面面積と入射端
面からの距離との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 冷陰極蛍光ランプ、 ２ 反射鏡、 ３ 導光板、
４ くさび状反射溝、５ 分断平坦部、 ６ プリズ
ム状凹凸部、 １５ 溝間平坦部、２０ 入射端面、２
１ 出射面、 ２２ 底面、２４ 斜面、

フロントページの続き (72)発明者 飛田 敏男 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 結城 昭正 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA01 2H091 FA23Z FA41Z LA18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルの照明に用いられる光を供給
   する第１及び第２の光源と、第１及び第２の光源間に配
   置されると共に各光源に平行に沿う側方の第１及び第２
   の入射端面、液晶パネルに対向して平行に配置される出
   光面、およびこの出光面に平行に対面する底面を有する
   導光板を備え、導光板の底面には、この底面から導光板
   内部方向への深さが入射端面からの距離によって変化す
   ると共に第１及び第２の入射端面に沿う方向に延びるく
   さび状反射溝と、くさび状反射溝が延びる方向と交差す
   る方向に延びて当該くさび状反射溝を分断する帯状でか
   つ幅が入射端面からの距離によって変化しない分断平坦
   部とが設けられ、導光板の出光面には、入射端面に直交
   する方向にその複数本の平行な稜線が延びるプリズム状
   凹凸部が設けられた液晶表示装置用バックライト。
2. 【請求項２】 分断平坦部が、入射端面に対し傾斜する
   請求項１に記載の液晶表示装置用バックライト。
3. 【請求項３】 液晶表示パネルの裏面側に配置され、液
   晶表示パネルの照明装置として請求項１または２記載の
   液晶表示装置用バックライトを備えた液晶表示装置。